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[お掃除ロボ/てんぜん] 第1話 どんなロボットをつくろうと勝ったモン勝ちや!

はじまります、製作実習

はじめまして。2018年度新入社員の てんぜん です。

待ちに待った製作実習の開始です!
さっそく、製作実習の「お掃除ロボット開発」ということで、今回は製作するロボットを考えていきます。

詳しい製作実習の内容とルールについてはこちらをご覧ください。
[お掃除ロボット製作] 過去最高難易度!お掃除バトル!

お掃除ロボットのコンセプト

まずは製作するロボットのコンセプトを考えます。掃除する対象は、BB弾とスーパーボールです。

最初に思いついたのが「押す」でした。

ただ、押して転がしていくだけだと、かなり壁に近づかないとごみを捨てるのが難しいなと思いました。BB弾は5,000発もありますし、それを運んでいくのはなかなか厳しいと思います。

壁付近で押し出すにしても、ごみ受け皿と壁を間違うリスクがあるので最悪ステージを破壊してしまう・・・と考えました。ステージを破壊してしまうと失格なので、それは避けたいです。

別の方法にしようと販売されているお掃除ロボットを参考にしていました。掃除機といえば吸い込みですね。「吸い込んで吐き出せば最強じゃね?」と思いました。

しかし、吸い込むのはパワーが必要ですし、ごみを貯める為の構造も難しいです。ごみを吹き飛ばすのはどうだろうかと、何か良いものはないかなーと探していると・・・

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ブロア

DCブロアを見つけました。
私のお掃除ロボットのコンセプトは「風でごみを吹き飛ばす!」です。

製品仕様

  • ライントレース
  • 停止線で3秒停止後ブザーを鳴らす
  • 色検知(各色に対応したLED点灯)
  • ごみはブロアで吹き飛ばす
  • 割り込みは3分経過で動作を停止しブザーを鳴らす

完成イメージ

こちらが完成イメージ図(図1)とブロック図(図2)です。
使用するセンサは以下の通りです。

  • フォトリフレクタ(ライントレース)×3
  • 赤外線センサ(壁検知)×6
  • RGBセンサ(色検知)×1
  • 超音波センサ(壁検知)×1

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図1. 完成イメージ

 

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図2. ブロック図

ライントレース動作イメージ

ライントレースにはフォトリフレクタ(LBR-127HLD)を3つ使用します。
センサを3つ横並びに設置することで曲がってしまったときの方向を補正し、まっすぐ進みます。(図3参照)

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図3. ライントレース動作イメージ

フィールド内動作イメージ

フィールド内の壁検知用に赤外線センサ(GP2Y0E03)を6つ使用します。前面に3つ、側面に1つずつ、後ろに1つを設置して、筐体の周りの壁を検知します。

前面は両端と中心に設置し、確実に壁を検知します。側面のセンサではどちらの方向に曲がるか判断するために使用します。後ろのセンサはバックをしすぎて壁にぶつからないために使用します。壁との距離が10cmになると信号が切り替わるように設計することでフィールド内を安全に走行します。

イメージとしては図4のように番号順で放射状に動作します。

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図4. フィールド内動作イメージ

赤外線センサが壁の色などで影響を受ける場合を考えて、超音波センサ(HC-SR04)を1つ使用します。赤外線センサが黒に反応しづらいという情報があるので、念のため準備しておきます。

色検知に、RGBセンサ(s9032-02)を1つ使います。

これらのセンサの信号を、要求仕様に含まれるCPLDとマイコンに入れて使用します。
以上で、使用するセンサは決まりました!

最後に

今回は製作するロボットのコンセプトと完成イメージを作成しました。
ブロアのパワーを使って勝ちます!

次回はフォトリフレクタとブロアのテストに入ります。
[お掃除ロボ/てんぜん] 第2話 風を制する者は試合を制す!

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